近年来,水下机械手的发展应用十分迅速,特别是在水下或者海洋资源的开发中,水下机械手通常搭载在AUV或ROV上。由于机械手运动系统具有非线性、强耦合性等特点,而且水下复杂的环境中存在水动力和噪声,会影响机械手的控制性能。其次水下机械手的准确运动学模型没法获得,所以一些传统的控制方法效果不理想。因此,对于工作环境特殊的水下机械手,提出一种精度、稳定性都比较好的控制方法具有重要的意义。针对上述问题,本文以六自由度水下机械手为研究对象,进行运动学、动力学和运动控制研究。以下是本文的主要研究成果:首先,先确定所设计水下机械手的用途,以此来确定水下机械手的技术指标,再以制定的参数为标准进行水下机械手总体方案设计,包括结构、自由度、材料以及机械手的驱动方式;利用Solidworks软件中的Simulation模块对所设计的部分零部件进行有限元结构分析,通过有限元方法验证所设计零件的强度。其次,对所设计的水下机械手进行运动学分析,包括正、逆运动学分析求解,利用Dcnavit-Hartcnbcrg法建立水下机械手各个关节的坐标系,推导出水下机械手的正运动学方程;利用代数法对水下机械手进行逆运动学求解,得到水下机械手逆运动学解。在前文研究的基础上,对水下机械手工作空间运用蒙特卡洛法进行分析,并通过Matlab仿真得到水下机械手的工作空间,结果表明水下机械手各参数设计合理。利用五次多项式插值法对水下机械手进行轨迹规划仿真,保证运动的稳定性,为后续研究提供基础。之后,进行水下机械手的动力学分析,利用拉格朗日法建立水下机械手的动力学模型;计算出水下机械臂的雅克比矩阵,基于雅克比矩阵利用Matlab得到水下机械手的可操作度,验证其灵活性;利用Morison方程,进行水下机械手动力学特性分析,通过计算得到附加质量力矩、水阻力力矩和浮力力矩,最终得到水下机械手含水动力的动力学方程。最后设计了AWNN-NTSMC控制方法,用于在存在集中扰动（包括参数不确定性和外部扰动）的情况下对水下机械手的路径跟踪控制。此外,使用饱和函数代替符号函数以减少抖振现象。在提出的AWNN-NTSMC方案下,位置跟踪误差通过李雅普诺夫稳定性趋于渐近为零。使用6自由度水下机械手进行五种情况的数值模拟。与其他方案相比,更快的收敛速度、更高精度的跟踪性能和更强的抗干扰鲁棒性,在仿真结果中,显示出了所提出的控制器的可行性和有效性。